[发明专利]基于贯流风机的自动导航飞行控制系统

说明书

技术领域

本发明属于信号检测技术领域，涉及一种用于贯流风机的四轴飞行器自动导航控制系统。

背景技术

贯流风机，又称横流风机，是一类特殊风机，叶轮为多叶式、长圆筒形，具有前向多翼形叶片，具有结构简单、体积小、产生的气流平稳、动压系数较高等特点, 近来被广泛应用于家用电器和空调设备等低压通风换气的场合。贯流风机相比于旋翼作为驱动方式拥有多项优势：由于轴向长度不受限制，可以根据不同的使用需要任意选择叶轮的长度，调整动力；气流贯穿叶轮流动，受叶片两次力的作用，因而能到达的距离更远；无紊流，出风均匀；风道既能保护叶片，也防止飞行中叶片伤人；四轴旋翼飞行器具有非线性、强耦合、极为复杂和特殊的动力学特性和飞行姿态等一系列特性，会导致旋翼的弹性形变、振动、机身自旋等问题，而贯流风机的稳定出风特性，使这些问题的影响不再明显。

目前国外诸多高校、研究团体和商业机构主要对多旋翼飞行器及其应用进行大量密集的研究和探索，但多以四轴旋翼飞行器为主；而国内，无论在科研还是商业领域都鲜有关于多旋翼飞行器报道，更不用说基于贯流风机作为动力驱动的四轴飞行器。尽管市面上出现了一些相对功能完备，技术成熟的飞行器控制板，但也多是针对航空模型爱好者的多旋翼四轴飞行器，其中大多使用低成本、低精度传感器，难以达到专业惯性制导单元的精度和可靠性，因而在抗外力扰动、操控性等方面无法满足实际要求。同时，这些产品往往不具备或只具备极为简单的导航方式，仅能在肉眼的可视范围内使用手动遥控控制飞行，潜在的商用价值和实用价值还远未被开发。

发明内容

本发明针对现有飞行器控制系统对贯流风机驱动的飞行器无人自动导航、巡航、返航等功能开发和支持的不足，提供了一种用于贯流风机的四轴飞行器自动导航控制系统。

本发明解决技术问题所采用的技术方案为：

本发明包括供电电源模块、微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、无线数据收发模块、GPS定位导航模块、串口/SWD调试接口电路和信号输入/输出接口。机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、数字罗盘模块、GPS定位导航模块和无线数据收发模块通过串行总线与微处理器模块连接；供电电源模块为微处理器模块、机身姿态控制模块、飞行高度检测模块、无线收发模块、串口/SWD调试接口电路和机体状态指示电路提供工作电源。

所述供电电源模块包括+5V电源转换稳压电路、模拟电源转换稳压电路、数字电源转换稳压电路、电量检测电路、机体状态指示电路和滤波抗干扰电路。

所述+5V电源转换电路包括第一开关型电源转换芯片U1、第一肖特基整流管D1、第一稳流电感L1、第一电阻R1、第二电阻R2、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11和第十二电容C12；第一开关型电源转换芯片U1的+VIN端与驱动电源PVCC相连；第一开关型电源转换芯片U1的GND与电源地PGND相连；第一开关型电源转换芯片U1的                                               /OFF端与电源地PGND相连；第一肖特基整流管D1的一端与第一开关型电源转换芯片U1的OUT端相连，另一端与电源地PGND相连；第一稳流电感L1的一端与第一开关型电源转换芯片U1的OUT端相连，另一端与+5V相连；第一电阻R1一端与+5V相连，另一端与第一开关型电源转换芯片U1的FB端相连；第二电阻R2一端与电源地PGND相连，另一端与第一开关型电源转换芯片U1的FB端相连；第九电容R9一端与驱动电源PVCC相连，另一端与电源地PGND相连；第十电容R10一端与驱动电源PVCC相连，另一端与电源地PGND相连；第十一电容R11一端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连；第十二电容R12一端与+5V相连，另一端与电源地PGND相连。 

所述第一开关型电源转换芯片U1的型号是LM2596-ADJ，第一肖特基整流管D1的型号是SS34。